ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

Имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

 

Кафедра «Электротехники и электроэнергетики»

Лабораторная работа №2

По дисциплине

«Электротехника и электроника»

Вариант 6

Выполнил:

Ст. гр. ЗАсд-111

Гаранин И.О.

Принял:

Бадалян Н.П.

Владимир 2012

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №-2

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫАКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: исследовать режимы работы активного двухполюсника, подключенного к пассивному двухполюснику. Снять зависимости, оценивающие эффективность передачи энергии.

1. Объект и средства исследования

Объектом исследования служит электрическая цепь постоянного тока, состоящая из активного двухполюсника, подключенного к пассивному двухполюснику. Активный двухполюсник представлен эквивалентным генератором с ЭДС Е_эк и внутренним сопротивлением R_вн,а пассивный двухполюсник одним резистором с сопротивлением R_n (реостат).

В электрической цепи, представленной на рис.2.1. А –амперметр, Un –вольтметр, В - выключатель. Сопротивление соединительных проводов принимается равным нулю. В качестве источника ЭДС Е_эк в работе используется последовательное соединение фазы трехфазного источника «А – 0» и диода однополупериодного выпрямления V₁ (рис.2.2.)

2. Подготовка к работе

Ознакомиться с режимами работы активного двухполюсника, подключенного к пассивному двухполюснику, обратив внимание на режимы холостого хода, короткого замыкания, согласованный и номинальный.

При значении ЭДС Е_эк=95 В по выбранному из табл.2.1. значению R_вни задаваемым значениям сопротивления R_n рассчитать ток в цепи I, напряжение на приемнике U_n,мощность приемника P_n мощность источника ЭДС P_ии коэффициент полезного действия ή. Результаты расчета для 7 значений R_n записать в табл.2.2.

Таблица 2.1.

Номер варианта

Rвн, Ом

 

Таблица 2.2.

Задано	Вычислено
Rn, Ом	I, A	Un, B	Pn, Вт	Pи, Вт	h
	1,19	35,63	42,3	112,8	0,38
	1,12	39,12	43,72	106,2	0,41
	1,06	42,22	44,57	100,3	0,44
	1,00				0,47
	0,95	47,5	45,13	90,25	0,50
	0,90	49,76	45,02	85,95	0,52
	0,86	51,82	44,75	82,05	0,55

 

По результатам вычислений построить совмещенные графики зависимостей Е_эк, U_n,P_n, P_и, ή и R_n/ R_вн от тока I.

На полученных графиках показать режимы холостого хода,короткого замыкания и согласованный режим работы. Каким образом можно получить эти режимы экспериментально?

определить для заданного варианта мощность приемника в согласованном режиме и показать, что она соответствует максимальной активной мощности пассивного двухполюсника. В каких электрических цепях используют согласованный режим работы?

*2.6. Построить вольт-амперные характеристики эквивалентного генератора в случае, когда R_n>>R_вн (источник ЭДС) и когда R_вн>> R_n(источник тока). Записать математически внешнюю характеристику реального источника электрической энергии.

3. Рабочее задание

Собрать схему (см.рис.2.1. и 2.2.) с заданным вариантом R_вн.

Определить ЭДС источника Е_эк.

Регулируя сопротивление реостата R_n,получить режимы, рассчитанные в п.2.2., исследуя при этом режимы холостого хода, короткого замыкания и согласованный, а также два режима при R_n<R_согл и два режима при R_n>R_согл. Результаты измерений тока I и напряжения приёмника U_n записать в табл.2.3.

 

 

Таблица2.3.

Измерено	Вычислено
Eэк, В	I, A	Un, B	Rn, Ом	Rвн, Ом	Pn, Вт	Pи, Вт	h
	0,7		108,57	25,78	53,2	65,8	0,8
	0,8		91,25	26,25	58,4	75,2	0,77
							0,71
	1,2		50,83	27,5	73,2	112,8	0,65
	1,4		39,28	27,86	76,99	131,6	0,58
	1,5		34,66		77,98		0,55
	1,6		30,62	28,13	78,38	150,4	0,52

 

 

Построить совмещенные графики зависимостей Е_эк, U_n, P_n, P_и, ή от тока I.

 

Проанализировать характерные режимы работы активного двухполюсника, сравнить опытные и расчетные данные.

 

*3.5.Экспериментально исследовать внешние характеристики источников ЭДС и тока с учетом ограничений, наложенных в п.2.6.*

 

Контрольные вопросы

1. Как оценивается эффективность передачи энергии электрической цепи?

2. почему вольтметром можно измерить ЭДС источника в режиме холостого хода цепи?

3. Каково уравнение баланса мощностей электрической цепи, состоящей из источника электроэнергии и приемника?

4. В каком режиме источник электроэнергии развивает наибольшую мощность?

5. Что такое потери мощности и энергии в источнике питания и электрических сетях?

6. Почему выгодно передавать энергию на большие расстояния при высоком напряжении?

7. Как определить необходимое сечение проводов линии электропередачи?

Программа обработки экспериментальных данных

Ввод данных:

I: Х àПА, U_n:Х à ПВ,E_экв: Х à ПС

Вывод результатов:

R_n: Пà Х1,R_вн: П à Х2, P_n:П àХ3, P_и:П àХ4, ή: П à Х5.

Текст программы:

Пà ХВ П à ХА ÷ Х à П; П à ХС П à ХВ - П à ХА ÷ Х à П2

Пà ХА Fx² П à Х1 x Х àП3 П àХС П àХА x Х à П4 П à Х3

Пà Х4 ÷ Х à П5 С/П

Контрольный пример:

I = 1 А, U_n = 40 В, E_экв = 80 В.

R_n = 40 Ом, R_вн = 40 Ом, P_n = 40 Вт, P_и = 80 Вт, ή = 0,5.

Примечание:программа не позволяет рассчитать данные в режиме холостого хода.

Расчетные формулы:

U_n = E_экв - R_вн*I - напряжение на приемнике;

I = E_экв/(R_вн+ R_n) - ток в цепи;

P_n = R_n* I² = R_n*E_экв²/(R_вн+ R_n)² -мощность приемника;

P_и = E_экв*I = E_экв²/(R_вн+ R_n) -мощность источника ЭДС;

-коэффициент полезного действия;

R_n = U_n/I -сопротивление потребителя;

R_вн = (E_экв- U_n)/I - внутреннее сопротивление источника.